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一、納米流體能量吸收材料的研發(fā)背景

高性能抗沖擊、減震吸能的防護材料，在國防**、工業(yè)建設(shè)、汽車安全、兒童保護、體育用品以及日常生活中有著廣泛的應(yīng)用，例如裝甲、防彈衣、防爆服、防刺服、飛機起落架、高速公路隔離墩、安全帽、汽車保險杠、運動鞋和運動護具、精密儀器包裝、減震降噪系統(tǒng)等，因此，這一類材料長期以來一直是科學(xué)界和工業(yè)界的研發(fā)熱點。

單位質(zhì)量吸能密度和單位體積吸能密度是影響防護材料防護性能的關(guān)鍵，在這一方面，各國科學(xué)家開展了大量的研究工作，包括高吸能材料研究，吸能部件的拓?fù)浜蛶缀谓Y(jié)構(gòu)優(yōu)化，防護結(jié)構(gòu)宏觀設(shè)計和優(yōu)化等。各種不同的吸能機理（如塑性失穩(wěn)、相變、摩擦耗散、表面/界面能量吸收）都被用來提高防護結(jié)構(gòu)的吸能密度。

然而，不盡如人意的是，目前市場上絕大多數(shù)材料，其吸能密度**僅為20J/g左右，遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足在一般的沖擊震動條件下對于防護性能的要求，離高速沖擊條件下所需的安全性就相差更遠(yuǎn)了。 

二、納米流體吸能材料簡介

納米多孔材料本身由疏水性材料制成，在常規(guī)情況下，功能流體無法進入到納米材料孔道當(dāng)中，一旦發(fā)生外力作用，功能液體將進入納米孔道，通過這一過程，將外力機械功轉(zhuǎn)換為液固兩相間的盈余表面張力和摩擦力，真正實現(xiàn)了能量守恒轉(zhuǎn)化，外力撤消后，功能液體將流出納米孔道，因此，材料本身可以反復(fù)多次使用。1g納米多孔材料的比表面積可以達到100—2000平方米，是基體材料的幾十億倍，其吸收密度可以達到60-200J/g以上。

目前，根據(jù)檢測結(jié)果，納米流體能量吸收材料是任何當(dāng)前市面上的能量吸收材料的幾十乃至數(shù)百倍以上。在高速沖擊下，納米約束的液體分子所展現(xiàn)出的獨特構(gòu)型可以極大程度地遷移和減緩沖擊波，效果遠(yuǎn)優(yōu)于任何已知材料。

納米流體能量吸收材料結(jié)構(gòu)簡單，成本低廉，性能在大范圍內(nèi)可調(diào)（僅需簡單改動就可使材料適用于不同的工業(yè)、軍用、民用的應(yīng)用中）。材料可以方便地嵌入任何現(xiàn)有的需保護的系統(tǒng)中，無需對現(xiàn)有系統(tǒng)進行重大結(jié)構(gòu)改造。目前，已經(jīng)在國家勞動保護用品質(zhì)量監(jiān)督檢驗中心，中船重工七二五研究所進行了第三方評價測試，檢測結(jié)果表明，納米流體能量吸收材料可以提高安全帽和摩托車頭盔吸能性能60%—70%左右。

國家勞動保護用品質(zhì)量監(jiān)督檢驗中心頭盔檢測

在頭模之上戴上頭盔，共計5KG，傳感器置于頭盔與頭模之間，從1.8米高處落下，頭盔率先著地，傳感器感應(yīng)到重力加速度越小，吸能效果越好。

落錘試驗

將傳感器放置于四種減震測試材料下方，5kg錘頭從30厘米高處落下，材料會吸收沖擊力，材料底部的傳感器記錄未吸收的沖擊力峰值，未吸收沖擊力峰值越小，說明材料本身吸收沖擊力效果越好。